H62-UHMWPE重載自潤滑材料的有限元設計及摩擦學性能研究.pdf

1、利用聚丙烯（PP）和超細白云母顆粒填充改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE），研究其力學性能和摩擦磨損性能，然后選擇其中綜合性能最好的試樣配方作為H62-UHMWPE自潤滑材料的固體潤滑劑。以H62黃銅作為金屬背襯，利用有限元分析法對H62-UHMWPE鑲嵌型自潤滑材料進行結構設計，并制備H62-UHMWPE自潤滑材料，研究了其承載能力以及摩擦磨損性能，以實現低速重載條件下具有優(yōu)異摩擦磨損性能的目標。
　　首先研究了PP和經過改性的

2、超細白云母填充UHMWPE的力學性能和摩擦磨損性能，其中PP的質量分數固定為20％，云母的質量分數在2%-10%之間變化，考察云母的含量對復合材料性能的影響，試驗結果表明，UHMWPE+20%PP+4%云母這組配方的復合材料具有較好的綜合力學性能，并且具有優(yōu)異的摩擦磨損性能。當載荷為200N、摩擦速度為200r/min采用銷-盤式摩擦副進行干摩擦，對偶件為GCr15淬火鋼，其摩擦系數僅為0.102，磨損率為5.2×10-6mm3/N?m

3、。因此決定采用這組配方制備H62-UHMWPE自潤滑材料的固體潤滑劑。
　　借助有限元分析法對H62-UHMWPE自潤滑材料進行結構設計，確定最佳的結構方案，通過模壓成型工藝制備H62-UHMWPE自潤滑材料。通過壓縮試驗研究了H62-UHMWPE自潤滑材料的承載能力，結果表明該材料的許用應力為83.33MPa，壓縮試驗結果與有限元分析結果相符。
　　采用銷-盤式摩擦副在空氣中對H62-UHMWPE自潤滑材料摩擦磨損試驗，對

4、偶件為45＃調制鋼，研究載荷和摩擦速度對摩擦性能的影響。磨損形貌SEM照片結果顯示，H62-UHMWPE自潤滑材料在速度低的情況下主要發(fā)生的是疲勞磨損，隨著速度的不斷加大，磨損方式逐漸轉變?yōu)閲乐氐恼持p。摩擦速度和載荷均對H62-UHMWPE自潤滑材料的摩擦系數具有很大的影響，速度越低、載荷越大，摩擦系數也越低，并且越穩(wěn)定，當載荷為40MPa、轉速為50r/min時，摩擦系數達到最低值，僅為0.087。相反摩擦系數則會變大。載荷和摩擦